JKGT VOL.2, NOMOR 1, JULY (2020) 5-7

(Penelitian)

Perbandingan Kekuatan Tekan Gipsum Bangunan, Dental Plaster, Dan

Orthodontic Plaster

Nadya Putri Winandari1 , Octarina

2, Johan Arief Budiman

3

1Mahasiswa Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Trisakti 2Bagian Material Kedokteran Gigi, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Trisakti

3Bagian Ortodonti, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Trisakti Email: rina.dentist@gmail.com, octarina@trisakti.ac.id

ABSTRAK

Latar Belakang: Gipsum merupakan mineral alam yang dimanfaatkan dalam konstruksi bangunan dan bidang kedokteran

gigi. Bahan dasar partikel 𝛽-hemihidrat dimiliki oleh gipsum bangunan serta gipsum kedokteran gigi tipe 2 yaitu dental

plaster dan orthodontic plaster. Sifat mekanis berupa kekuatan tekan memiliki peranan penting dalam aplikasi gipsum di

bidang kedokteran gigi. Tujuan: Untuk membandingkan kekuatan tekan gipsum bangunan dan gipsum kedokteran gigi tipe

2 setelah 24 jam. Metode: Penelitian eksperimental laboratoris dibagi kedalam 3 kelompok (gipsum bangunan, dental

plaster, orthodontic plaster) yang masing-masing terdiri dari 10 sampel. Gipsum dimanipulasi dengan perbandingan 50 g

bubuk dan 25 mL akuades, diaduk hingga homogen menggunakan gypsum mixer (HL-YMC, Cina). Adonan gipsum dituang

pada mould silindris berukuran (200,2) mm x (400,4) mm sesuai standar ISO 6873/ Spesifikasi ADA No. 25 dan

diletakkan pada vibrator. Berat gipsum ditimbang setelah pembuatan sampel dan setelah 24 jam. Pengujian kekuatan tekan

dilakukan 24 jam setelah pembuatan sampel menggunakan Universal Testing Machine (Shimadzu AGX-V 10kN, Japan)

dengan chs 1 mm/min. Hasil: Pada penelitian didapatkan perbandingan nilai rerata kekuatan tekan gipsum bangunan

(11,51±0,65) MPa, dental plaster (11,18±0,75) MPa, dan orthodontic plaster (13,15±0,79) MPa. Orthodontic plaster

memiliki kekuatan tekan tertinggi sedangkan nilai kekuatan tekan gipsum bangunan tidak berbeda bermakna dengan dental

plaster. Analisis menggunakan One way ANOVA dan Post Hoc-Tukey menjelaskan bahwa nilai kekuatan tekan antar

kelompok memiliki perbedaan signifikan dengan p<0,05. Perbedaan bermakna terjadi antara kelompok orthodontic plaster

terhadap gipsum bangunan dan dental plaster. Kesimpulan: Penelitian ini menunjukkan bahwa gipsum bangunan dapat

digunakan sebagai bahan alternatif gipsum kedokteran gigi tipe 2.

Keyword : Gipsum Bangunan, Gipsum Kedokteran Gigi, Kekuatan Tekan.

LATAR BELAKANG

Gipsum merupakan bahan mineral alam

berupa massa padat berwarna putih yang diperoleh

dari hasil penambangan di berbagai belahan dunia.1

Senyawa kimia yang dimiliki gipsum merupakan

kalsium sulfat dihidrat dengan struktur

CaSO4.2H2O.2 Pada proses pembakaran (kalsinasi)

gipsum dengan senyawa kalsium sulfat dihidrat

akan dikonversikan menjadi senyawa kalsium

sulfat hemihidrat.3

Gipsum sejak lama telah dimanfaatkan

sebagai bahan konstruksi bangunan yang berfungsi

sebagai material dekorasi interior dan kreasi artistik

bangunan.4 Gipsum yang biasa digunakan sebagai

bahan konstruksi bangunan merupakan gipsum

plaster atau plaster of paris, dengan senyawa β-

hemihidrat yang menyerupai kapur dan berwarna

putih.5

Selain dimanfaatkan untuk konstruksi

bangunan, gipsum juga menjadi bahan yang

digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Salah

satu manfaat gipsum di bidang kedokteran gigi

berfungsi sebagai bahan dasar pembuatan model

studi.

Berdasarkan American Dental Association

(ADA) No 25, gipsum dibagi menjadi 5 tipe

dengan masing-masing sifat dan karakteristik

berbeda yang disesuaikan dengan kegunaannya.

Gipsum tipe I adalah Impression Plaster, tipe II

adalah Dental Plaster, tipe III adalah Dental Stone,

tipe IV adalah Dental Stone High Strength, dan

tipe V Dental Stone High Strength, High

Expansion.6

Jenis gipsum yang digunakan dalam bidang

kedokteran gigi untuk pembuatan model studi ada 2

yaitu Dental Plaster dan Orthodontic Plaster.

Dental plaster atau gipsum tipe 2 berupa bubuk

halus berwarna putih yang mengalami proses

kalsinasi pada open container dengan suhu 110-

120°C. Struktur partikel akhir yang dihasilkan

adalah partikel β-hemihidrat dengan ciri-ciri ukuran

partikel kecil, berbentuk irregular, dan berpori.3

Orthodontic plaster adalah gipsum khusus yang

merupakan modifikasi dari dental plaster dan

dental stone. Kandungan partikel yang dimiliki

orthodontic plaster adalah gabungan dari partikel

-hemihidrat dan -hemihidrat.7 Orthodontic

plaster merupakan gipsum yang digunakan sebagai

5

bahan untuk pembuatan model studi di bidang

ortodonti.8

Penggunaan gipsum baik dalam penggunaan

klinis maupun laboratoris harus diimbangi dengan

sifat mekanis berupa kekuatan tekan yang baik.9

Kekuatan tekan menggambarkan kemampuan suatu

material untuk menahan fraktur.10

Beberapa faktor

yang mempengaruhi kekuatan tekan material

gipsum adalah bentuk dan porusitas partikel, rasio

air dan bubuk, efek manipulasi, kandungan air,

penambahan zat aditif, suhu dan kelembaban.

Pengukuran kekuatan tekan dapat dilakukan

dengan menggunakan alat uji tekan Universal

Testing Machine.11

Saat ini munculnya peraturan Permenkes

yaitu Permenkes No. 1189 / Menkes / Per. / VIII /

2010, Permenkes No. 1190 / Menkes / Per / VIII /

2010, Permenkes No. 1191 / Menkes / Per / VIII /

2010 yang semakin ketat mengatur tentang

produksi, izin edar, dan penyaluran dari bahan

kedokteran gigi menyebabkan jumlah distribusi

bahan kedokteran gigi termasuk dental plaster dan

orthodontic plaster terbilang sulit untuk

didapatkan.12

Kesamaan bahan dasar partikel dari

gipsum bangunan yang menyerupai gipsum

kedokteran gigi digunakan sebagai alternatif untuk

dental plaster dan orthodontic plaster. Dengan

latar belakang tersebut, penelitian ini dilakukan

untuk mengetahui perbandingan kekuatan tekan

gipsum bangunan, dental plaster dan orthodontic

plaster setelah 24 jam melalui uji kekuatan tekan.

BAHAN DAN METODE

Penelitian eksperimental laboratoris

dilakukan di Dental Material and Testing Center of

Research (DMT Core), Fakultas Kedokteran Gigi

Universitas Trisakti dan PT. INTEC Instruments,

Karawang pada bulan Oktober 2019. Sampel pada

penelitian ini dibagi menjadi 3 kelompok yaitu

gipsum bangunan merk APLUS (kelompok A),

dental plaster merk Pro-BASE Dental Plaster

(kelompok B), dan orthodontic plaster merk

SIRIUS White Orthodontic (kelompok C). Jumlah

sampel dihitung menggunakan rumus Federer dan

didapatkan sampel minimal untuk setiap perlakuan

uji kekuatan tekan material gipsum adalah 10 buah.

Sampel gipsum dibuat pada mould silindris dengan

diameter (20,00,2) mm dan tinggi (40,00,4) mm

yang telah disesuaikan dengan standar ISO 6873/

Spesifikasi ADA No. 25. Sampel dimanipulasi

menggunakan perbandingan 25 mL akuades dan

50 g bubuk. Air dan bubuk dicampur menggunakan

gypsum mixer sehingga menghasilkan campuran

yang homogen. Adonan dituangkan secara perlahan

ke dalam mould silindris dan diletakkan pada

vibrator untuk meminimalisasi udara terjebak di

dalam adonan. Setelah setting, gipsum dikeluarkan

dari mould dan diletakkan pada suhu ruangan

26,2C dan kelembaban 58% selama 24 jam.

Sampel diukur dengan jangka sorong dan

ditimbang langsung setelah pembuatan sampel dan

sebelum pengujian (setelah 24 jam). Pengujian

kekuatan tekan dilakukan menggunakan universal

testing machine (Shimadzu AGX-V 10kN, Japan)

setelah 24 jam pembuatan sampel dengan chs 1

mm/min.

Data yang diperoleh dilakukan analisis

dengan uji statistik one way ANOVA menggunakan

perangkat lunak SPSS 23. Jika hasil analisis

terdapat perbedaan bermakna (p<0,05) maka

dilakukan uji lanjutan Post Hoc-Tukey.

HASIL

Gipsum ditimbang dua kali untuk melihat

perbedaan berat gipsum langsung setelah

pembuatan sampel dan setelah 24 jam, dengan hasil

berat rata-rata dapat dilihat pada tabel 1. Pada tabel

1 menunjukkan gipsum bangunan memiliki rerata

terendah, sedangkan rerata berat tertinggi dimiliki

Orthodontic plaster.

Tabel 1. Hasil Rerata Berat Sampel Gipsum Setelah

Pembuatan Sampel dan Sebelum Pengujian (24 Jam).

Hasil uji kekuatan tekan material gipsum

bangunan, dental plaster, dan orthodontic plaster

memiliki nilai rata-rata yang dapat dilihat pada

tabel 2. Orthodontic plaster memiliki rata-rata

kekuatan tekan paling tinggi dibandingkan dengan

gipsum bangunan dan dental plaster, sedangkan

kekuatan tekan gipsum bangunan dan dental

plaster memiliki nilai yang tidak berbeda

bermakna.

Tabel 2. Perbandingan Nilai Rerata Hasil Pengukuran

Kekuatan Tekan Material Gipsum.

Material

Berat Sampel (g)

Langsung

Setelah

Pembuatan

Sampel

Setelah 24

Jam

(Sebelum

Pengujian)

Selisih

Gipsum

Bangunan 21,07 20,17 -0,90

Dental Plaster 21,50 20,69 -0,81

Orthodontic

Plaster 22,04 21,13 -0,91

Material N x ± 𝑺𝑫 (MPa)

Gipsum Bangunan 10 11,51 ± 0,65

Dental Plaster 10 11,18 ± 0,75

Orthodontic Plaster 10 13,15 ± 0,79

6

JKGT VOL.2, NOMOR 1, JULY (2020) 5-8

Grafik pada gambar 1 merupakan grafik stress-

strain yang menunjukkan hasil pengujian kekuatan

tekan salah satu sampel dari masing-masing

kelompok yang diproses menggunakan Trapezium

Software. Gambar 1(a) adalah grafik sampel

gipsum bangunan yang memiliki nilai kekuatan

tekan sebesar 12,60 MPa. Gambar 1(b) merupakan

grafik sampel dental plaster dengan kekuatan

tekan sebesar 11,75 MPa. Grafik 1(c) adalah grafik

sampel orthodontic plaster yang memiliki

kekuatan tekan senilai 14,16 MP.

Gambar 1. Grafik Stress-Strain Hasil Uji Kekuatan Tekan

Material Gipsum dengan Universal Testing Machine (Shimadzu

AGX-V 10kN, Japan). (a) Gipsum Bangunan, (b) Dental

Plaster dan (c) Orthodontic Plaster.

Berdasarkan hasil analisis menggunakan one

way ANOVA, nilai kemaknaan kekuatan tekan antar

kelompok gipsum adalah p = 0,000 (p < 0,05). Hal

ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan

bermakna antara kekuatan tekan gipsum bangunan,

dental plaster, dan orthodontic plaster. Adanya

perbedaan yang bermakna memerlukan uji lanjutan

menggunakan uji Post Hoc-Tukey. Tabel 3

menjelaskan bahwa relasi antar kelompok yang

menunjukkan adanya perbedaan bermakna

(p<0,05) adalah kelompok orthodontic plaster

terhadap gipsum bangunan dan dental plaster.

Hubungan antara gipsum bangunan dengan dental

plaster memiliki nilai p = 0,581 yang artinya tidak

ada perbedaan bermakna, sehingga dapat dikatakan

bahwa gipsum bangunan memiliki nilai yang

hampir sama dengan dental plaster dari segi

kekuatan tekan.

Tabel 3. Analisis Statistik Hasil Uji Kekuatan Tekan

Material Gipsum Menggunakan One Way ANOVA dan

Post Hoc-Tukey

Kelompok Gipsum

Bangunan

Dental

Plaster

Orthodontic

Plaster

Gipsum

Bangunan - 0,581 0,000∗

Dental Plaster - - 0,000∗

Orthodontic

Plaster - - -

∗ 𝑝<0,05= terdapat perbedaan bermakna

PEMBAHASAN

Pada penelitian ini dilakukan dua kali

pengukuran (setelah pembuatan sampel dan setelah

24 jam) dengan tujuan untuk melihat kehilangan

kandungan air dalam gipsum yang ditandai dengan

penurunan berat. Nilai selisih rerata berat awal dan

akhir sampel dapat dilihat pada tabel 1. Hal ini

menjelaskan bahwa selama 24 jam pada udara

terbuka, sampel gipsum mengalami penguapan dan

mengeluarkan kelebihan air sehingga dapat

mencapai dry strength.6

Hasil perbandingan nilai rerata kekuatan

tekan gipsum bangunan, dental plaster serta

orthodontic plaster dapat dilihat pada tabel 2.

Selisih rata-rata kekuatan tekan gipsum bangunan

dengan dental plaster tidak memiliki perbedaan

signifikan yaitu senilai 0,33 MPa, gipsum

bangunan terhadap orthodontic plaster adalah 1,64

MPa, dan dental plaster dengan orthodontic plaster

adalah 1,97 MPa. Nilai rerata kekuatan tekan

terendah dari ketiga jenis gipsum dimiliki oleh

dental plaster, kemudian gipsum bangunan, dan

nilai tertinggi dimiliki oleh orthodontic plaster.

Perbedaan nilai kekuatan tekan antar kelompok

dapat dihubungkan dengan bahan dasar partikel.

Gipsum bangunan memiliki kesamaan dengan

dental plaster yaitu terdiri dari partikel -

hemihidrat. Karakteristik partikel -hemihidrat

yang lebih kecil, irregular dan berporus dapat

mempengaruhi sampel sehingga gipsum bangunan

dan dental plaster memiliki kekuatan tekan yang

lebih rendah. Nilai rata-rata kekuatan tekan

tertinggi dimiliki oleh orthodontic plaster karena

terdiri dari campuran partikel -hemihidrat dan 𝛼-

hemihidrat. Partikel 𝛼-hemihihidrat memiliki

karakteristik kristal partikel yang lebih besar,

uniform, lebih padat dan juga lebih tidak

berporus.13

Hal ini mempengaruhi kekuatan tekan

yang dimiliki orthodontic plaster sehingga menjadi

lebih tinggi.

Pada penelitian Aljunouri ZA dan Al-

Rawas AM dikatakan bahwa terdapat hubungan

terbalik antara kekuatan tekan dengan porusitas.

Semakin tinggi porusitas partikel gipsum, kekuatan

tekan yang dihasilkan menjadi lebih rendah karena

porusitas tinggi menyebabkan lebih banyak air

pori, partikel yang bergeser, dan berkurangnya

kohesi. Faktor berikutnya dihubungkan dengan

ukuran partikel, semakin besar ukuran kristal

partikel gipsum akan menghasilkan kekuatan tekan

yang lebih besar. Hal ini disebabkan oleh

berkurangnya luas permukaan yang menyebabkan

rendahnya jumlah air pori.14

Manufaktur memiliki peranan penting terhadap

kualitas gipsum. Setiap manufaktur memproduksi

sebuah produk gipsum dengan cara yang berbeda-

beda, meskipun memiliki kesamaan bahan dasar

partikel -hemihidrat. Perbedaan persentase

komposisi yang terkandung pada masing-masing

produk gipsum di penelitian ini, yang tidak

0 50,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

16

0

14

12

10

8

6

4

2

Stra in(%)

Str

es

s(M

Pa

)

MAXBreak

0 50,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

16

0

14

12

10

8

6

4

2

Stra in(%)

Str

es

s(M

Pa

)

MAXBreak

0 50,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

16

0

14

12

10

8

6

4

2

Stra in(%)

Str

es

s(M

Pa

)

MAXBreak

(a) (b) (c)

JKGT VOL.2, NOMOR 1, JULY (2020) 5-8

dipublikasi oleh manufaktur juga dapat

mempengaruhi perbedaan nilai kekuatan tekan.

Berdasarkan ISO 6873 kekuatan tekan minimal

yang dapat dicapai dental plaster satu jam setelah

setting adalah 9 MPa.15

Pada penelitian yang

dilakukan oleh Gibson CS dan Johnson RN

menunjukkan apabila dental plaster dibiarkan

selama 24 jam kekuatan tekannya dapat mencapai

23,3 MPa.6

Nilai kekuatan tekan tertinggi yang dapat

dicapai pada penelitian ini adalah 12,60 MPa untuk

gipsum bangunan, 12,30 MPa untuk dental plaster,

dan 14,16 MPa untuk orthodontic plaster. Selain

berdasarkan bentuk dan porusitas partikel, kekuatan

tekan gipsum dipengaruhi oleh beberapa faktor lain

seperti rasio air dan bubuk, manipulasi, kandungan

air, suhu dan kelembapan.16

Perbedaan hasil nilai

kekuatan tekan yang terjadi kemungkinan

disebabkan oleh efek manipulasi gipsum sehingga

menimbulkan porus internal. Terbentuknya porus

pada sampel baik internal maupun eksternal akan

mempengaruhi kekuatan tekan dari gipsum menjadi

lebih rendah. Seluruh sampel yang diuji telah bebas

dari porus eksternal, namun keterbatasan untuk

mendeteksi adanya porus internal yang tidak dapat

dilihat dengan kasat mata menjadi kendala.17

Variasi suhu dan kelembaban juga dapat

mempengaruhi waktu pengeringan material yang

akan memberi dampak pada kekuatan tekan

gipsum. Berdasarkan ISO 6873, suhu dan

kelembaban relatif yang baik dalam penyimpanan

sampel gipsum adalah 23±2∘C dan 50±10%.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh

Kusumastuti , Irawan , dan Damiyanti , Indonesia

merupakan negara tropis dengan suhu dan

kelembaban relatif di atas standar yang dapat

mencapai 30∘C dan 70%.16

Hal tersebut dapat

mengurangi kualitas material yang akan

berpengaruh pada kekuatan tekan gipsum.

Pernyataan serupa juga diutarakan dalam penelitian

Eriwati, dkk. bahwa suhu dan kelembaban yang

tinggi dapat mengurangi kekuatan tekan material

gipsum secara signifikan.18

Gipsum diketahui

memiliki sifat higroskopik yang artinya cenderung

menyerap air dari udara.7 Suhu dan kelembaban

yang tinggi menyebabkan gipsum menarik air dari

udara sehingga dalam waktu 24 jam sampel gipsum

masih dalam keadaan moisture dan belum dapat

mengering secara sempurna.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, gipsum

bangunan memiliki nilai kekuatan tekan yang tidak

berbeda bermakna dengan dental plaster sedangkan

orthodontic plaster memiliki kekuatan tekan yang

paling tinggi dibandingkan keduanya. Pada

penelitian ini dapat disimpulkan bahwa gipsum

bangunan dapat menjadi bahan alternatif gipsum

kedokteran gigi tipe 2 yaitu dental plaster dan

orthodontic plaster.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada, Bapak Bambang

Setiawan, Bapak Basri, dan Bapak Joni Karawang.

KONFLIK KEPENTINGAN

Konflik kepentingan: tidak ada.

DAFTAR PUSTAKA 1. Singh R, Singh K, Agrawal KK. A comparative study

of physical properties of gypsums manufactured in

India. J Indian Prosthodont Soc. 2013;13(4): 531–5.

DOI: 10.1007/s13191-012-0163-4

2. Puspitasari DC, Fikriyati S, Saputera D. Compressive

strength of type III gypsum mixed with water of

different water hardness level (Research report).

Dentino (J Ked Gigi). 2019;IV(1): 37–40.

3. Powers JM. Replicating Materials—Impression and

Casting. In: Sakaguchi RL, Powers JM, editors. Craig’s

restorative dental materials. 13th ed. Philadelphia:

Elsevier Inc.; 2012. p.300–9.

4. Liang J, Li Z, Yan X, Ren X, Zhao F. Study on gypsum

plasters with modified waste mycelium as retarder.

ISCI. 2015; 2251–8. DOI: 10.2991/isci-15.2015.294

5. Charola AE, Pühringer J, Steiger M. Gypsum: a review

of its role in the deterioration of building materials.

Environ Geol. 2007;52(2): 339–52.

DOI: 10.1007/s00254-006-0566-9

6. Shen C. Gypsum products. In: Anusavice KJ, Shen C,

Rawls HR, editors. Phillips science of dental materials.

12th ed. St. Louis: Elsevier Inc.; 2013. p.182–93.

7. Powers JM, Wataha JC, Chen YW. Dental Materials

Foundations and Applications. 11th ed. St. Louis:

Elsevier Inc.; 2017. 120–

8. de Araújo TM, Fonseca LM, Caldas LD, Costa-Pinto

RA. Preparation and evaluation of orthodontic setup.

Dental Press J Orthod. 2012;17(3):146–65.

DOI: 10.1590/S2176-94512012000300026

9. Padevět P, Tesárek P, Plachý T. Evolution of

mechanical properties of gypsum in time. Int J Mech.

2011;5(1): 1–9.

10. Overberger J. Gypsum materials. In: Gladwin M,

Bagby M, editors. Clinical aspects of dental materials:

theory, practice, and cases. 5th ed. Philadelphia:

Wolters Kluwer Health; 2017. p.127–135.

11. Qorina U, Mahyudin A, Handani S. Pengaruh

persentase massa gipsum dan serat terhadap kuat tekan

dan kuat lentur papan semen - gipsum berserat eceng

gondok. J Fis Unand. 2016;5(3): 233–7.

12. Kementerian Kesehatan RI. Pedoman pelayanan publik

sertifikasi produksi alat kesehatan dan perbekalan

kesehatan rumah tangga. Jakarta: 2014

13. Powers JM, Wataha JC. Dental materials properties and

manipulation. 10th ed. St. Louis: Elsevier Inc.; 2013.

113–121.

14. Aljubouri ZA, Al-Rawas AM. Physical properties and

compressive strength of the technical plaster and local

juss. Iraqi J Earth Sci. 2009;9(2): 49–58.

15. Dental gypsum products. International Organization for

Standardization. 2013.

16. Kusumastuti KS, Irawan B, Damiyanti M. Effect of

shelf life on compressive strength of type IV gypsum. J

Phys.: Conf Ser. 2017; 1–4. DOI:10.1088/1742-

6596/884/1/012092

17. Kasuma N, Symond D, Prianto D. Hubungan lama

pengadukan dengan setting time dan kekuatan kompresi

dental stone. Cakradonya Dent J. 2014;6(2): 706–710.

18. Eriwati YK, Arianto, Hartono S, Novadena. CMS,

Sesarini, Eveline H, et al. Evaluation of W/P ratio,

setting time and compressive strength of dental stone

type III and IV marketed in Jakarta. J Dent Indones.

2015;5(1): 25–34.

JKGT VOL.2, NOMOR 1, JULY (2020) 5-8

7